Opis patentowy opublikowano: 1G.10.1983 117459 l CZYTELNIA Urzedu Patentowego FiMiij laczypoipaiiH) liujoiiiJ Int. Cl.8 H02P 13/18 H02M 5/16 Twórcy wynalazku: Gustaw Przywara, Ryszard Jaworski, Krzysztof Duszczyk, Andrzej Ruda, Wlodzimierz Koczara, Mikolaj Patejuk Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Uklad sterowania tyrystorów bezposredniego przemiennika czestotliwosci " Dziedzina teohmilki. Przedmiioteim wymalaizkiu jest uklad sterowania tyrystorów bezposredniego prze¬ miennika czestotliwosci, stosowany zwlaszcza w prostownikach sterowanych sluzacych do zasila¬ nia silników pradu stalego i przemiennego.Stan techniki. Znany jest uklad sterowania ty¬ rystorów, tyrystorowego ukladu nawro'tnego pradu stalego, który stosowany jest równiez jako jedno¬ fazowy bezposredni przemiennik czestotliwosci.Bezposredni przemiennik czestotliwosci sklada sie z dwóch prostowników sterowanych, polaczonych odwrotnie równolegle. Do wspólnych wyjsc tych prostowników dolaczony jest odbiornik jednofa¬ zowy. Kazdy z tyrystorów obu prostowników po¬ siada uklad wyzwalania skladajacy sie z ukladu synchronizujacego, generatora przebiegu pilo- ksztaltnego, komparatora porównujacego przebieg piloksztaltny z sygnalem sterujacym otrzymanym z ukladu sterowania katem wyzwalania tyrysto¬ rów i wzmacniacza mocy polaczonych szeregowo.Uklad synchronizujacy polaczony jest poprzez tran¬ sformator z faza zasilajaca sterowany tyrystor, zas wzmacniacz mocy. jest polaczony z zaciskami bramka-katoda tyrystora.W przepadku zasilania odbiornika trójfazowego, do kazdej fazy tego odbiornika przylaczony jest identyczny bezposredni przemiennik jednofazowy, przy czym jednofazowe przemienniki czestotliwo¬ sci sterowane sa z wspólnego zadajnika czestotli¬ wosci. 10 2 Wada ukladu sterowania tyrystorów bezposred¬ niego przemiennika czestotliwosci jest duza ilosc generatorów przebiegu piloksztaltnego, odpowia¬ dajaca ilosci sterowanych)' tyrystorów. Ponadto kazdy generator wymaga strojenia w celu uzyska¬ nia powtarzalnosci kata wyzwalania tyrystorów prostownika sterowanego.Istota wynalazku. Uklad wedlug wynalaiztau, wy¬ róznia sie tym,, ze pierwsze, drugie i trzecie wej¬ scia, pierwszego, drugiego, n-tego logicznego ukla¬ du rozdzielajacego impulsy zaplonowe sa polaczo¬ ne z wyjsciami trzech komparatorów pierwszego prostownika sterowanego oraz wyjsciami trzech komparatorów drugiego prostownika sterowanego 15 * wyjsciami trzech komparatorów n-tego prosto¬ wnika sterowanego.Pierwsze wejscia kazdego z logicznych ukladów sa polaczone z wyjsciami pierwszych komparato¬ rów pierwszego, .drugiego i n-tego prostownika 20 sterowanego, zas drugie wejscia kazdego z logicz^ nych ukladów sa polaczone z wyjsciami drugich komparatorów, pierwszego, drugiego i n-tego prostownika sterowanego, a trzecie wejscia kazde¬ go z logicznych ukladów sa polaczone z wyjscia- 25 mi trzecich komparatorów pierwszego, drugiego i n-tego prostownika sterowanego.Czwarte wejscia kazdego z logicznych ukladów rozdzielajacych impulsy zaplonowe, sa polaczone z pierwszym wyjsciem ukladu synchronizacji z 30 którego podawane sa sygnaly logiczne o czasie 117 4593 trwania okreslajacym przedzial sterowania tyry¬ storów polaczonych anoda do pierwszej fazy w kazdym prostowniku sterowanym, a piate wejscia kazdego logicznego ukladu rozdzielajacego impul¬ sy zaplonowe, sa polaczone z 'drugim wyjsciem' ukladu synchronizacji, z którego podawane sa sy¬ gnaly logiczne o czasie trwania okreslajacym prze¬ dzial sterowania tyrystorów polaczonych katoda do- pierwszej fazy w kazdym prostowniku stero¬ wanym, zas szóste wejscia kazdego logicznego ukladu rozdzielajacego impulsy zaplonowe,- sa polaczone z, trzecim wyjsciem ukladu synchroni¬ zacji, z którego podawane sa sygnaly logiczne o czasie trwania okreslajacym przedzial sterowania tyrystorów polaczonych anoda do drugiej fazy w kazdym prostowniku sterowanym, a siódme wej¬ scia kazdego logicznego, ukladu rozdzielajacego impuUlsy zaplonowe, sa polaczone z czwartym wyj¬ sciem ukladu synchronizacji,,, z którego podawane sa^sygnaly logiczne o czasie, trwania okreslajacym przedzial sterowania tyrystorów polaczonych kato¬ da do drugiej fazy w kazdym prostowniku stero¬ wanym, zas ósme wejscia kazdego logicznego ukladu rozdzielajacego impulsy zaplonowe, sa po¬ laczone z piatym wyjsciem ukladu synchronizacji, z którego podawane sa sygnaly logiczne o czasie trwania okreslajacym przedzial sterowania tyry¬ storów polaczonych anoda z trzecia fazaN w kaz¬ dym prostowniku sterowanym, - a dziewiate wej¬ scia kazdego logicznego„ukladu rozdzielajacego impulsy zaplonowe, -sa polaczone z szóstym wyj¬ sciem ukladu synchronizacji, z którego sa poda¬ wane sygnaly logicznego o czasie trwania okre¬ slajacym przedzial sterowania tyrystorów polaczo¬ nych katoda do trzeciej fazy w kazdym prostow¬ niku sterowanym.[Pierwsze wejscia pierwszych komparatorów ka¬ zdego z prostowników -sterowanych polaczone sa z wyjsciem pierwszego generatora przebiegów piloksztaltnych, zas pierwsze wejscia drugich komparatorów kazdego z prostowników sterowa¬ nych polaczone sa z wyjsciem drugiego generato¬ ra przebiegów piloksztaltnych, a pierwsze wej¬ scia trzecich komparatorów kazdego z prostow¬ ników sterowanych polaczone sa z wyjsciem trze¬ ciego generatora przebiegów piloksztaltnych.Pierwszy, drugi i trzeci generator przebiegów piloksztaltnych, polaczone sa poprzez transforma¬ tory przylaczone do pierwszej, drugiej i trzeciej fazy sieci zasilajacej, a ponadto drugie wejscia trzech komparatorów pierwszego prostownika sterowanego, oraz trzech komparatorów drugiego prostownika sterowanego i trzech komparatorów n-tego prostownika sterowanego sa ze soba zwar¬ te i polaczone z wyjsciami pierwszego, drugiego, aa-tego ukladu sterujacego katem wyzwalania ty¬ rystorów pierwszego, drugiego, n-tego prostowni¬ ka sterowanego.Korzystne skutki techniczne wynalazku. Zgodnie z wynalazkiem uklad zapewnia zmniejszenie licz¬ by generatorów piloksztaltnych, a ponadto pozwa¬ la na uzyskanie lepszej powtarzalnosci kata wy¬ zwalania tyrystorów dzieki wytwarzaniu w tym samym komparatorze impulsów zaplonowych dla 459 Y: ' ; /-¦" 4 dwóch tyrystorów przylaczonych do tej samej fa¬ zy sieci zasilajacej..Objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysu. 5 nku, na którym fig. ly przedstawia schemat blo¬ kowy ukladu sterowania tyrystorów bezposrednie¬ go przemiennika czestotliwosci, a fig, 2 — prze¬ biegi chwilowych wartosci napiec w wybranych punktach ukladu. 10 Przyklad wykonania. Jak uwieczniono na fig. 1 rysunku zaciski braimka-kaitoda tyrystorów ka¬ zdego proisitowniilka. PSI, PS2,... PSn sterowanego, polaczone sa z wyjisidiem logicznych ukladów LUftl, LURj2,....LURn rozdzielajacych dmpailsy za- 15 planowe. Zaciski bramka-katoda tyrystorów po¬ laczonych anoda do fazy R, trójfazowej sieci za¬ silajacej, polaczone sa do wyjsc 10, z których po¬ dawane sa impulsy zaplonowe pierwszy i drugi.Zaciski bramka-katoda tyrystorów polaczonych 20 anoda do fazy S polaczone sa do wyjsc 12, i których podawane sa impulsy trzeci i czwarty.Zaciski bramka-katoda tyrystorów polaczonych anoda do fazy T polaczone sa do wyjsc 14, z któ¬ rych podawane sa impulsy piaty i szósty. Zaoisikd 25 bramfka-katoda tyrystorów polaczonych katoda do fazy R, polaczone sa do wyjsc 11,, z których po¬ dawane sa impulsy czwarty i piaty..Zaciski bram¬ ka-katoda tyrystorów polaczonych katoda dlo fazy S polaczone sa do wyjsc 13, z ^których podawane 30 sa impulsy szósty i pierwszy. Zaciski bramlka-ka- toda tyrystorów .polaczonych katoda do fazy T, polaczone sa do wyjsc 15, z których podawane sa impulsy drugi i trzeci.Pierwsze trzy wejscia- 1, 2, 3 kazdego logicznego 35 ukladu LUR1, LUR2, ... LURn rozdzielajaicego im¬ pulsy zaplonowe polaczone sa do wyjsc 3 kompa¬ ratorów Kil, Kl2, K13, K21, K22, K23 ... Knl, Kni2, Km3, przy czym wejscie 1 polaczone sa l wyjsciami 3, komparatorów Kil, K21, ... Knl, wy- 40 twarzajacych pierwszy i czwarty impuls, ¦ zas wejscia 2 polaczone sa z wyjsciami 3 kompara¬ torów K12, K22 ... Kn2, wytwarzajacych drugi i piaty impuls, a wejscia- 3 sa polaczone z wyjscia¬ mi 3 komparatorów K13, K23, ... Kn3, wytwarza- 45 jacych trzeci i szósty impuls.Pozostale wejscia 4, -5, 6, 7, 8, 9, kazdego lo¬ gicznego ukladu LUR1, LUR2, ... LURn, rozdzie¬ lajacego impulsy zaplonowe polaczone sa do wyjsc 1, 2, 3, 4, 5, 6 uklaldlu VS synchroinlilzacjd, z któ- 50 rych podawane sa logiczne sygnaly o czasie trwa- wnia okreslajacym przedzial sterowania tyrysto¬ rów kazdego prostownika sterowanego. Pierwsze wejscie 1 komparatorów Kil, K2l, ... Knl pola- czone sa z wyjsciem 1 generatora GPl przebiegów 55 piiloJkeztaltnych, zas pierwsze wejscie 1 kompara¬ torów K12, K22, ... Km2 polaczone sa z wyjsciem 1 generatora GP2 przebiegów pliloksztaltnych, a wejscia 1 komparatorów K13, K23, ... Kn3 pola¬ czone sa z wyjsciem 1 generatora GP3 przebie- 60 S°w piloksztaitnych. Dru@ie wejscie 2 kazdych trzech komparatorów Kll,..% KI3, K21, ... K23,...Knl, ... Kn3, sa ze soba zwarte i polaczone z wyj¬ sciem 1 ukladów SI, S2, ... Sn sterujacych katem wyzwalania tyrystorów. 65 Generatory przebiegów piloksztaltnych GPl,5 GP2, GP3 sa pouczone poprzez transformatory przy¬ laczone do faz R, S, T trójfazowej srleai zasilaja¬ cej.Prostewnikii sterowane PSi i PS2 polaczone od¬ wrotnie równolegle i przylaczone do odbuornrjka 2i tworza jedna faze bezposredniego przemiennika czestotliwosci.Na figurze 2 rysunku przedstawione . sa prze¬ biegi' czasowe napiec w wybranych punktach uklaidu. Przebiegi fc, b, c„ d„ e, f przedstawiaja na- pieoie;"na wyjsciach 1, 2, 3, 4, 5, 6 uiklaciu US syn¬ chronizacji. Na wyjsciach 1 generatorów GP1, GP3 przebiegów pdloksztaltinych wystepuja napie- da g i i, a na wyjsciach 3 komparatorów Kil i K13 napiecia h i j. Przebieg k przedstawia ilo¬ czyn logicznych sygnalów wystepujacych na wej¬ sciach 3 i1 9- logicznego ukladu MJR1 rozdzielaja- cegrar imputey zaplonowe. Napiecie na wyjsciu 10 tego ukladu jiolkazuje przebieg m. Sygnal Ual za¬ znaczony na przebiegach g i i przeldlstawia napie- cie wystepujace na wyjsc&u 1 ukladu SI sterowa¬ nia katem wyzwalania tyrystorów. Przebieg 1 po¬ kazuje wybrane impulsy podawane do tyrystora polaczonego katoda z faza T.Uklad dziala w sposób nizej opisany. Na wyj¬ sciu 1 ukladu US synchronizacji wystepuje sy¬ gnal o wartosci logicznej „,.1" w tych przedzialach czasu, w których tyrystory polaczone anodaimli do iazy R sa spolaryzowane napiieciaimli faz sieci za¬ silajacej prostowniiki PSI, PS2 .,. PSm, sterowane, w kierunku przewodzenia, a na wyjsciu 2 ukladu US synchronizacjii wystepuje sygnal o wartosci logicznej ,,,1" w tych przedzialach czasu, w któ¬ rych spolaryzowane w kierunku przewodzenia sa tyrystory polaczone katoda do fazy R. Analogicz¬ nie sygnaly o wartosciach logicznych ' „xff wyste¬ puja na wyjsciach 3to 4, 5, 6 ukladu US synichro- niizaiCji* gdy spolaryzowane sa w kierunku prze¬ wodzenia tyrystory polaczone odpowiednio, anoda z faza S, katoda z faza S, anoidla z faza T, kato¬ da z faza T.Na wyjsciu 1 generatora GP1 piloksztaltonego wystepuje monofonicznie malejacy sygnal o prze¬ biegu g, powtarzany z czestotliwoscia dwa razy wieksza od czestotliwosci sieci zasilajacejj w tych przedzialach czasu, w których wystepuja sygnaly o wartosciach logicznych „1" na wyjsciach V i 2 ukladu US synchronizacji. Sygnal ten doprowa¬ dzony do wejscia 1 komparatora Kil porównywa¬ ny jest z sygnalem sterujacym Ual otrzymanym z ukladu SI sterowania katem wyzwalania tyrysto¬ rów, dioprowadlzonym do wejscliia. 2 komparatora . Kil. Sygnal h wystepujacy na wyjsciu 3 kompa¬ ratora Kil, przyjmuje dwie wartosci logiczne i jest równy wartosci logicznej „0", gdy wartosc sy¬ gnalu na wejsciu 1 jiest wieksza od wartosci sy¬ gnalu na wejsciu 2 oraz jest równy wartosci lo¬ gicznej, ,,1" gdy wartosc sygnalu na wejsciu 1, jest mniejsza od wartosci sygnalu na wejsciu 2.Narastajace zbocze sygnalu wyjsciowego kompa¬ ratora Kil okresla moment zaplonu tyrystorów prostownika PSI sterowanego, polaczonych z faza R i wystepuje w chwiKi zrównania stie wartosci sygnalów na wejsciach 1 i 2 komparatora Kil.W analogiczny sposób dzialaja komparatory K12 459 6 i K13 porównujac sygnal Ual z sygnalairnd wyj^ sciowymi generatorów GP2 i GP3 ptilokstftalftaych wytwarzaj acyimii na swych wyjsciach sygnaly o identycznych parametrach jak generator GP1 w 5 przedzialach czasu zgodnych z sygnalami wyste¬ pujacymi odpowiednio na wyjsciach 3 i 4 oraz 5 i 6, ukladu US synchronizacji Przez wymnozenie sygnalu wyjsciowego kompa¬ ratora Kil przez sygnaly wystepujace na wyj¬ sciach. 1 i 2 ukladu US synchronizacji! w logicz¬ nym ukladzie LUR1 rozdzielajacym, nastepuje rozdzial impulsów sygnalu wyjsciowego kompa¬ ratora Kil na dwa tory, osobno dla tyrystora polaczonego anoda z faza R — przebieg k, osobno dla tyrystora polaczonego katoda do fazy R. -podobny sposób rozdzielane sa na osobne to¬ ry impulsy sygnalów wyjsciowych ' komparatorów K12 i K13. Prziebieg 1 pokazuje wybranie impulsy przeznaczone dla tyrystora polaczonego katoda z ao *aaa T.Rozdzielane impulsy sa nastepnie sumowane pa¬ rami dila kazdych dwu kolejno po sobde wchodza¬ cych do pracy tyrystorów, i tak dla polaczonego anoda z faza R a katoda z faza T, dla polaczone- 25 go katoda z faza T i anoda z faza S, dla pola¬ czonego anoda z faza S i katoda z faza R, dla polaczonego katoda z faza R i anoda z faza T, idla polaczonego anoda z faza T i katoda z faza S oraz dla, polaczonego katoda z faza S i anoda 30 z faza R.Sygnaly wypadkowe wynikajace z sumowania wystepuja kolejno na wyjsciach 10 i 15, 12, 11, 14 i 13 logilcznego ukladu LUR1, przy czym prze¬ bieg m pokazuje sygnal wyjsciowy na wyjsciu 10 35 tego ukladu.Dzialanie komparatorów K21, K22, K23 .., Knl, Kn2, Kei3 i logicznych ukladów LUR2 .... LURn rozdzielajacych przynaleznych do pozositalych pro¬ stowników PS2 ... PSn sterowanych dzialajacych 40 jednoczesnie z prostownikiem PSI jest identycz- 'ne- PL